El objetivo de esta asignatura consiste en el estudio y diseño de sistemas electrónicos digitales basados en microcontrolador, así como en su aplicación al control de procesos industriales. Para la consecución de dicho objetivo, se establecen las siguientes competencias a adquirir:



- Conocer los fundamentos de los sistemas electrónicos digitales basados en microcontrolador, así como su aplicación en el ámbito del control de procesos industriales.



- Conocer de modo preciso un entorno de desarrollo, al objeto de posibilitar la programación en lenguaje de alto nivel (C), depuración y ejecución de los diseños digitales basados en microcontrolador.



- Integrar la información, obtenida de fuentes diversas, relativa a un proceso industrial a controlar, al objeto de deducir razonadamente las pautas básicas para la selección de un microcontrolador, así como para la implementación del hardware asociado al mismo.



- Aplicar el microcontrolador como bloque funcional para medida y control digital de variables, en lazo cerrado, en procesos industriales.

Con el propósito de abordar el estudio, diseño y aplicaciones de sistemas electrónicos digitales basados en microcontrolador, se establecen los siguientes temarios teórico y práctico:



TEMARIO TEÓRICO



Tema 0: Presentación de la Asignatura

Competencias específicas. Temarios teórico y práctico. Método de evaluación. Bibliografía recomendada. Justificación de los microcontroladores empleados en la asignatura.



Tema 1: Arquitectura de un Microcontrolador de 8 bits

Principales bloques funcionales y buses. Mapa de memoria RAM: área de propósito general y área de registros de función especial (SFR). Bancos de registros. Análisis del funcionamiento de la pila: puntero de la pila.



Tema 2: Dispositivos Básicos de Entrada/Salida

Puertos de entrada/salida digitales de propósito general. SFR asociados. Consideraciones de conexionado. Drivers de corriente. Ejemplo de semáforo básico. Entradas y salidas analógicas: conversiones A/D y D/A. SFR asociados. Ejemplo de conversión A/D.



Tema 3: Timers

Conceptos de temporizador y contador. Arquitectura general. Generación de la señal de reloj de la CPU. SFR asociados. Modos de funcionamiento. Ejemplo de temporización.



Tema 4: Interrupciones

Concepto. Canales de interrupción internos y externos. Circuito de reset. Habilitación, priorización y vectorización. SFR asociados. Ejemplo con interrupción interna: alarma doméstica. Ejemplo con interrupciones interna y externa: lavadora.





TEMARIO PRÁCTICO



Práctica 1: Introducción al entorno de desarrollo y a la programación en C del microcontrolador 80C552

Edición. Compilación y enlazado. Simulación y depuración (debugging). Tipos de datos. Recordatorio de los principales operadores y estructuras de programación del lenguaje C. Ejercicios básicos y empleo de máscaras. Ejercicios.



Práctica 2: Programación de diversas variantes de semáforo

Entradas/Salidas digitales. Simulación y depuración. Conexionado del hardware y ejecución sobre el target seleccionado.



Práctica 3: Programación de un rótulo luminoso

Gestión de tablas. Simulación y depuración. Conexionado del hardware y ejecución sobre el target seleccionado.



Práctica 4: Proyecto de control de la posición angular del eje de un servomotor de CC

División del problema propuesto en diferentes tareas. Resolución de cada una de ellas por separado: conversión A/D, caracterización de los sensores adoptados, conversión D/A e implementación de la ley de control mediante una interrupción asociada a la temporización del período de muestreo. Simulación y depuración. Conexionado del hardware y ejecución sobre el target seleccionado. Integración final. Programación de consignas variables.



Práctica 5: Implementación y validación de un algoritmo de control de la velocidad angular del eje de un servomotor de CC según el método MBD

Conceptos generales del MBD. Implementación y validación mediante MBD --- Sofware-in-the-Loop (SIL), Processor-in-the-Loop (PIL) y Hardware-in-the-Loop (HIL)---.

Se emplearán metodologías activas para la enseñanza; en concreto, las de aprendizaje basado en problemas y proyectos. Por una parte, se plantean problemas reales dándoles solución, al objeto de interiorizar los conceptos trabajados en las clases magistrales. Por otra, se proponen problemas más complejos (proyectos) en el laboratorio, para que el alumnado interiorice el proceso para su gestión: división en tareas más simples, tratamiento de cada una de ellas como un problema independiente y resolución, y propuesta de una solución que integre cada uno de los resultados independientes.



ALTERNATIVA A LA DOCENCIA PRESENCIAL



En el caso de que se produjera una situación extraordinaria que no permitiera al centro abrir sus puertas para impartir la docencia presencialmente, la mencionada docencia se impartirá de manera virtual ---previsiblemente mediante la plataforma Blackboard Collaborate---. Por otra parte, si la situación lo requiriera, tanto el temario teórico como el práctico se adaptarán a las nuevas circunstancias.

El método de evaluación de la asignatura es de evaluación final. Las pruebas que se desarrollarán para analizar si el alumnado ha alcanzado las competencias de la asignatura serán las siguientes:



- prueba teórico-práctica que se realizará, por aspectos prácticos, con anterioridad a la prueba final: 30% (3 puntos), y

- examen final práctico de laboratorio: 70% (7 puntos).



Para superar la asignatura, es preciso obtener, como mínimo, la mitad de la puntuación otorgada a cada prueba. A saber:



- prueba teórico-práctica: 50% (1,5 puntos), y

- prueba final práctica de laboratorio: 50% (3,5 puntos).



En el caso de superar una única prueba, la calificación final será, como máximo, de 4.



Si se supera únicamente una prueba en la convocatoria ordinaria, se conserva la calificación obtenida en la misma hasta la convocatoria extraordinaria.





PREMISA A CUMPLIR PARA PRESENTARSE A LA PRUEBA PRÁCTICA DE LABORATORIO



Para poder presentarse a la prueba práctica de laboratorio, es preciso cumplir la siguiente premisa:



Durante las dos últimas sesiones correspondientes a la Práctica 4 ---véase el apartado dedicado al TEMARIO PRÁCTICO---, se debe demostrar que el control de la posición angular del eje del servomotor de CC desarrollado a lo largo de la misma funciona satisfactoriamente.



En el caso de no haber sido posible la asistencia a las prácticas, dicha demostración, se realizará igualmente en la fecha, lugar y hora que se publicarán en la plataforma eGela, e incluirá todos los pasos intermedios realizados ---conversion A/D, caracterización, etc.--- para la consecución del objetivo final: el control de la posición angular del eje del servomotor de CC.



RENUNCIA A LA CONVOCATORIA ORDINARIA



Según la normativa de gestión para las enseñanzas de grado y de primer y segundo ciclo para el presente curso, no presentarse ninguna de las pruebas supondrá la renuncia a la convocatoria de evaluación y constará como un No Presentado.



ALTERNATIVA A LAS PRUEBAS PRESENCIALES



En el caso de que se produjera una situación extraordinaria que no permitiera al centro abrir sus puertas para realizar las pruebas presencialmente, éstas se adaptarán para poder llevarlas a cabo de forma no presencial. El alumnado será debidamente informado con la suficiente antelación del proceso a seguir.

Material de apoyo en la plataforma eGela, consistente en:

- Diapositivas empleadas como apoyo para el desarrollo de las sesiones teóricas y prácticas.
- Guiones de las prácticas.
- Resoluciones a los ejercicios de programación realizados durante las sesiones teóricas.
- Resoluciones a los problemas de programación planteados en las sesiones prácticas. Se proporcionarán, deliberadamente, dos semanas después de su planteamiento.

Basic bibliography

- Odant B. (1995). "Microcontroladores 8051 y 8052", Thomson Paraninfo.

- Schultz T. (2008). "C and the 8051", Wood Island Prints.

- Yiu J. (2013). "The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3 and M4 Processors", Newnes.

In-depth bibliography

- INTEL (1994). "MCS 51 Microcontroller Family User's Manual".
- Barrón M. y Martínez J. (1999). "Aplicaciones Prácticas con el µc-8051. Programación en Lenguaje C", Disen-Educativos.

Journals

- International Journal of Electrical Engineering Education (IJEEE)
- ELEKTOR
- Automática e Instrumentación
- IEEE Transactions on Education